PL24337B1 - Sposób stezania wodnych roztworów kwasu octowego i urzadzenie do wykonywania tego sposobu. - Google Patents

Description

Znane sa rozmaite sposoby stezania wodnych roztworów kwasu octowego. Je¬ den z tych sposobów, opisany przez Goe- ring'a w 1884 r., polega na lugowaniu kwa¬ su w fazie cieklej za pomoca rozpuszczal¬ ników o niskim punkcie wrzenia takich, jak octan etylu, tlenek etylu, alkohol amy- lowy i zwiazki podobne, przy czym rozpu¬ szczalniki te oddziela sie nastepnie od kwasu za pomoca klasycznych metod de¬ stylacji. Sposób ten, zasadniczo prosty i tani, nie jest jiednak korzystny z punktu widzenia gospodarki cieplnej, gdyz do¬ swiadczanie dowiodlo, ze wymaga stoso¬ wania rozpuszczalnika- w ilosci wielokrot¬ nie wiekszej od objetosci samego roztwo¬ ru, a nastepujace po lugowaniu odparowy¬ wanie i deflegmacja zuzywaja znaczne ilo¬ sci ciepla. W innych sposobach mieszani¬ ne wody i kwasu w fazie pary traktuje sie w kolumnie za pomoca odpowiedniej trze¬ ciej substancji dzialajacej jako rozpu¬ szczalnik kwasu. Sposród tych sposobów nalezy wymienic zwlaszcza sposób steza¬ nia za pomoca mieszanin azeotropowych, w którym trzeci skladnik odgrywa role porywacza wody i który wymaga calkowi¬ tego odparowania zarówno rozcienczonego roztworu, jak i porywacza.Stwierdzono zgodnie z wynalazkiem ni¬ niejszym, ze duza oszczednosc pary uzy¬ skuje sie przez odpowiednie polaczeniesposobu lugowania w fazie cieklej za po¬ moca rozpuszczalnika , ze sposobem trak¬ towania w faziepary, * Wynalazek polega zatem zasadniczo na destylowaniu czesci stezonego roztworu w obecnosci trzeciego skladnika oraz na trak¬ towaniu (drugiej czesci tegoz roztworu w stanie cieklym za pomoca odpowiedniego rozpuszczalnika, przy czym do odparowy¬ wania i deflegmacji rozpuszczalnika stosu¬ je sie czesciowo cieplo wywiazujace sie w górnej czesci kolumny destylacyjnej, .w której traktuje sie pierwsza czesc roztwo¬ ru w stanie pary,.Jesli pracuje sie pod cisnieniem atmo¬ sferycznym, wówczas jako rozpuszczalniki kwasu w fazie cieklej stosuje sie najko¬ rzystniej substancje o niskim punkcie wrze¬ nia, np. propionian metylu, octan etylu, tlenek izopropylu, tlenki etylu i propylu lub mieszaniny tych zwiazków. Jesli od¬ parowywanie rozpuszczalnika lugujacego przeprowadza sie pod cisnieniem nizszym od cisnienia, pod jakim przeprowadza sie traktowanie w fazie pary, wówczas stosuje sie rozpuszczalniki o wyzszym punkcie wrzenia.Lugowanie kwasu za pomoca rozpu¬ szczalnika mozna przeprowadzac w sta¬ tycznym lub dynamicznym aparacie prze- ciwpradowym dowolnegp typu.Jako porywacze wody stosuje sie octan butylu, tlenek mezytylu, lekkie oleje drzewne, alkohol butylowy, alkohole amy- lowe, butylan etylowy lub mieszaniny tych zwiazków, albo tez inne substancje, które tworza z woda mieszanine azeotropowa o takiej temperaturze skraplania pod cisnie¬ niem, pod jakim odbywa sie to traktowa¬ nie, ze wystarcza ona, aby spowodowac od¬ parowanie rozpuszczalnika sluzacego do lugowania kwasu w fazie cieklej.Odwadnianie kwasu w fazie pary moz¬ na równiez przeprowadzac w obecnosci ciezkiego rozpuszczalnika kwasu takiego, jak ciezkie oleje drzewne, przy czym pary wywiazujace sie w górnej czesci kolumny odwadniajacej, a skladajace sie prawie wy¬ lacznie z pary wodnej, zostaja, jak i u- przednio, uzyte do odparowania lekkiego rozpuszczalnika sluzacego do lugowania w fazie cieklej, podczas gdy oleje ciezkie za¬ wierajace kwas poddaje sie destylacji po¬ wodujacej oddzielenie kwasu.W obu przypadkach stosuje sie taki stosunek ilosci roztworu kwasu podlegaja¬ cego odparowaniu do ilosci materialu prze¬ rabianego w fazie cieklej, aby ilosci ciepla odzyskiwane przy traktowaniu pierwszej frakcji odpowiadaly dokladnie ilosci ciepla potrzebnej do traktowania drugiej frakcji.W przypadku stezania roztworu kwasu zanieczyszczonego, np. surowego kwasu otrzymywanego przy destylacji drzewa, cala ilosc roztworu stezanego poddaje sie uprzednio destylacji w celu usuniecia za¬ nieczyszczen nielotnych, przy czym frakcje roztworu, która ma byc lugowana w fazie cieklej za pomoca odpowiedniego rozpu¬ szczalnika, usuwa sie w odpowiedniej fazie destylacji.Na rysunkach przedstawiono schema¬ tycznie przyklady urzadzenia do wykony¬ wania wynalazku. Fig. 1 przedstawia urza¬ dzenie do' stezania czystego wodnego roztworu kwasu octowego za pomoca de¬ stylacji azeotropowej, fig. 2 — odmiane tegoz urzadzenia stosowana do traktowania surowego kwasu octowego otrzymywanego przy destylacji drzewa, a fig. 3 — urzadze¬ nie do stezania czystego wodnego roztwo¬ ru kwasu octowego za pomoca destylacji w obecnosci rozpuszczalnika ciezkiego, W przykladzie przedstawionym na fig. 1 zbiornik 1 zawiera roztwór przeznaczony do traktowania. Czesc tego roztworu zosta¬ je skierowana przez rure 2 zaopatrzona w zawór 3 do podgrzewacza 4, w którym zostaje odparowana calkowicie i z którego pary kwasu prowadzi sie przez rure 5 do koltimny odwadniajacej 6 wypelnionej oc¬ tanem butylu. Mieszanina pary wodnej i — 2 —octanu butylu, prawie wolna od kwasu, uchodzi z górnej czesci kolumny 6 przez rure 7, podczas gdy skroplona mieszanina kwasu i wody splywa z dolnej czesci tej kolumny do kolumny 8 ogrzewanej w dol¬ nej czesci za pomoca wezownicy ogrzew¬ czej 9. Przez rure 10 wyplywa kwas stezo¬ ny.Druga czesc rozcienczonego roztworu kwasu octowego znajdujacego sie w zbior¬ niku 1 zostaje skierowana przez rure 11 zaopatrzona w zawór 12 do pnzeciwprado- wego aparatu lugujacego 13, np. do apara¬ tu turbinowego, do którego z drugiej stro¬ ny doplywa rozpuszczalnik kwasu octowe¬ go, np. octan etylu, przez rure 14 z flaszki florenckiej 15. Woda nie zawierajaca pra¬ wie kwasu przeplywa przez rure 16 do ma¬ lej kolumny 17, w której uwalnia sie od rozpuszczonego w niej octanu etylu prze¬ plywajacego nastepnie przez rure 18 do skraplacza 19, woda zas odplywa przez rure 20. Octan etylu nasycony kwasem przeplywa przez rure 21 do dolnej czesci kolumny 22 zawierajacej podgrzewacz 23, do którego doplywaja przez rure 7 pary, wydzielajace sie w górnej czesci kolumny destylacyjnej 6, i który w tym przypadku odgrywa role skraplacza.W górnej czesci kolumny 22 wydziela sie mieszanina par octanu etylu i wody, która przez rure 24 przeplywa do skrapla¬ cza 19. Powstajace w nim jednorodne skropliny splywaja do flaszki florenckiej 15, w której nastepuje dekantacja. Octan etylu przeplywa do aparatu lugujacego 13, woda zas splywa przez rure 25 do malej kolumny 17, dtn której doplywaja równiez wylugowane wody z aparatu do lugowa¬ nia 13.Dolna czesc kolumny 22 zawiera pod¬ grzewacz 23, który bez dodatkowych ko¬ sztów powoduje parowanie czesci rozpu¬ szczalnika nasyconego kwasem i doplywa¬ jacego przez rure 21 z aparatu lugujacegp 13, przy czym ciepla zuzywanego w tym podgrzewaczu dostarczaja pary doplywa¬ jace przez rure 7 z kolumny 6. Ciecz nie odparowana w podgrzewaczu 23 przeply¬ wa przez rure 26 do podgrzewacza 27, po czym nastepna czesc cieczy zostaje odpa¬ rowana parami mieszaniny azeotropowej uchodzacymi z podgrzewacza 23 w nad¬ miarze.Nie odparowana mieszanina rozpu¬ szczalnika, wody i kwasu wyplywa z pod¬ grzewacza 27 przez rure 28 do kolumny 29 ogrzewanej w dolnej czesci za pomoca we¬ zownicy 30, w której to kolumnie nastepu¬ je usuniecie octanu etylu i wody z kwasu.Pary octanu etylu i wody zostaja przesla¬ ne przez rure 31 do dolnej czesci kolumny 22, podczas gdy stezony kwas wyplywa przez rure lewarowa 32. Do kolumny 22 doplywa przez rure 33 z flaszki florenckiej 15 octan etylu w ilosci regulowanej w ten sposób, aby odzyskiwany rozpuszczalnik zawieral niewielka ilosc kwasu.Dwuskladnikowa mieszanina octanu bu¬ tylu i wody plynaca z| kolumny 6 do ko¬ lumny 8, w której odbywa sie odwadnianie azeotropowe, przeplywa przez podgrze¬ wacz 23 i 27, w których sie skrapla, a na¬ stepnie przez chlodnice zabezpieczajaca 34. Skropliny zostaja skierowane przez rure 35 do flaszki florenckiej 36, z której octam butylu przeplywa do kolumny 6, podczas igdy woda zostaje skierowana przez rure 37 do malej kolumny 38, w któ¬ rej usuwa sie rozpuszczony w niej octan butylu, po czym przeprowadza sie otrzy¬ many produkt w postaci pary przez rure 39 do górnej czesci kolumny 6. Wyczerpa¬ na wode usuwa sie przez rure lewaro¬ wa40. .i W przykladzie wykonania przedstawio¬ nym na fig. 2 kadz 41 zawiera surowy kwas otrzymywany przy destylacji drzewa, któ¬ ry zostaje skierowany przez rure 42 za¬ opatrzona w zawór regulujacy 43 do pod¬ grzewacza 44 ogrzewanego parami wywia¬ zujacymi sie w górnej czesci kolumny 45. — 3 —Kwas otrzymywany przy destylacji drze* w& prowadzi sie po podgrzaniu przez rure 46 do górnej czesci) kolumny 47, która slu¬ zy do usuwania z kwasu surowego alkoho¬ lu metylowego i jest ogrzewana w dolnej czesci za pomoca podgrzewacza 48. W celu calkowitego usuniecia alkoholu surowego nailezy odparowac w kolumnie 47 od 20 do 30% kwasu otrzymywanego przy destylacji dtzewa. Pary wywiazujace sie w górnej czesci kolumny 47 przeplywaja przez rure 49 do dolnej czesci kolumny 45, w której ulegaja stezeniu. Czesc par uchodzacych z tej kolumny skrapla sie w podgrzewaczu 44, a pozostalosc — w skraplaczu 50. Suro¬ wy alkohol usuwa sie ze skraplacza 50 przez rure 51 zaopatrzona w zawór 52, podczas gdy ciecz wyczerpana zostaje skierowana z powrotem przez rure 53 do górnej czesci kolumny 45. Ciecz zbierajaca sie w dolnej czesci kolumny 45 splywa do kolumny 54, w której usuwa sie z niej alkohol, a przez rure przelewowa 55 splywa czysty kwas o stezeniu 6 — 8%, którego ilosc odpowiada 75 — 85% wagowym par uchodzacych z kolumny 47.Kwas pozbawiony alkoholu przeplywa z podgrzewacza 48 przez rure 56 do wy¬ parnika ogrzewczego 57.Smola wyplywajaca z wyparnika 57 przez rure 58 moze byc skierowana do in¬ nego podgrzewacza lub do kolumny desty¬ lacyjnej, podczas gdy pary kwasu otrzy¬ mywanego przy destylacji drzewa kieruje sie do dolnej czesci kolumny odwadniaja¬ cej 6' wypelnionej w górnej czesci pory¬ waczem wody, dzieki któremu niektóre frakcje oleju drzewnego, wrzace w tempe¬ raturze od 110° do 150°C, tworza z woda mieszanine azeotropowa o temperaturze wrzenia 92°C, Mieszanina azeotrópowa par, prawie wolna ód kwasu, uchodzi z górnej czesci kolumny 6' przez rure 1\ a frakcje wyczerpane na dolnych talerzach tej ko^ lummy wyplywaja u jej podstawy. Czysta ciecz otrzymana w ten sposób zostaje po¬ laczona z ciecza wyplywajaca z rury 55, mieszanine zas, zawierajaca cala ilosc kwasu oddestylowanego z surowego kwa¬ su] otrzymywanego przy destylacji drzewa, przeprowadza sie przez rure 59 do ka¬ dzi V.Czysta ciecz przeplywa z kadzi V przez rure //' zaopatrzona w zawór 12' do prze- ciwpradowego aparatu lugujacego 13', któ¬ ry w tym przypadku tworzy kolumne na¬ gromadzajaca, przy czym ciecz, która ma byc traktowana, doplywa do niej od góry, a rozpuszczalnik (np. propionian mety¬ lu) — przez rure 14' od, dolu. Woda prawie wolna od kwasu wyplywa przez rure 16' i zostaje skierowana do podgrzewacza 60, skad splywa do< malej kolumny 17', w któ¬ rej uwalnia sie od rozpuszczonego propio- nianu metylu, który przeplywa przez rure 18' do skraplacza 19', wode zas usuwa sie przez rure przelewowa 20'. Z drugiej stro¬ ny, propionian metylu nasycony kwasem octowym wyplywa stale przez rure 21' z kolumny lugujacej 13' i zostaje skierowany do wyparnika 23', utworzonego z poziomej wiazki rur podzielonej na przedzialy 23*a, 23'b... 23'f, przez które przeplywaja pary mieszaniny azeotropowej doplywajacej przez rure T z kolumny destylacyjnej 6\ Pary propionianu metylu, kwasu octo¬ wego i wody wytworzone w wyparnikui 23' zostaja skierowane przez rure 61 do dolnej czesci kolumny 22', w górnej czesci której wywiazuje sie mieszanina par propionianu metylu i wody, która przez rure 24' prze¬ dostaje sie do skraplacza 19'. Powstale w nim jednorodne skroplmy splywaja do flaJ&zki florenckiej 15', w której ulegaja dekantacji i z której propionian .metylu zostaje skierowany przez rure 14' do ko¬ lumny lugujacej 13'. Woda wyplywajaca z flaszki 15' przez lewarowa rure 25' zosta¬ je doprowadzona do rury 16', w której la¬ czy sie z wodami wyczerpanymi wyplywa¬ jacymi z kolumny przeciwpradowej 13' i plynacymi do podgrzewacza 60.— A —2 dolnej czesci kolumny 22* wypfrywia trójskladnikowa mieszanina propionianu metylul kwasu octowego i wody, która przez rure 31' przeplywa do kolumny 29\ do które) doplywa równiez przez rure 62 ciecz, nieodparowana wyplywajaca przez rure przelewowa z ostatniego przedzialu 23'f wyparnika 23'. W kolumnie 29' kwas uwalnia sie od propioniamu metylu i wody, przy czym pary tych cial zostaja przepro¬ wadzone przez wyparnik 23' do dolnej czesci kokrany 22\ podczas gdy stezony kwas octowy jest usuwany przez rure 32'.Para mieszaniny azeotropowej sklada¬ jacej sie z wody i olejów drzewnych, ply¬ naca z kolumny odwadniajacej 6' i prze¬ plywajaca przez wyparnik 23', zostaje w nim czesciowo skroplona. Skroplone pary przeprowadza sie przez rure 63 do pod¬ grzewacza 60, w którym znajduja sie wy¬ lugowane wody nasycone propiouianem metylu, nastepnie przez skraplacz 34'.Ciecz stezona w aparatach 23', 60 i 34* przeplywa przez rury 35', 35" i 35'" do flaszki florenckiej 36', w której ulega de- kantacji Porywacz wody skierowuje sie stale z powrotem przez rure 64 do górnej czesci kolumny odwadniajacej 6', lugi zas nasycone porywaczem przeplywaja przez rure 65 do kolumny 66. Wyczerpana wode kieruje sie do rury wylewowej przez rure 67, Pary porywacza i wody wydzielajace sie w górnej czesci kolumny 66 przedosta¬ ja sie przez rure 68 do skraplacza 34'.W celu usuniecia niektórych zanie¬ czyszczen kwasu octowego zawartych w czystej cieczy doplywajacej do kadzi V po opuszczeniu kolumny odwadniajacej 6', a zwlaszcza wyzszych kwasów posiadaja¬ cych wspólczynnik rozpuszczalnosci wiek¬ szy od wspólczynnika rozpuszczalnosci kwasu octowego, przeprowadza sie pierw¬ sze lugowanie za pomoca niewielkiej ilosci rozpuszczalnika w kolumnie przeciwprado- wej znajdujacej sie przed kolumna 13'.Nasycony rozpuszczalnik destyluje sie na¬ stepnie za pomoca p*ur, plyn^cycH z kolum¬ ny 6', w takich samych warunkach, jak i rozpuszczalnik nasycony plynacy % kolwM* ny 13\ W odmianie wykonania przedstawiona) na fig. 3 zbiornik 1' zawiera ciecz, która nu byc traktowana, np. wodny roztwór kwasu octowego nie zawierajacy smoly. Czesc tego roztworu zostaje skierowana pr#c3 rure 2' zaopatrzona w zawór 3' do wypar¬ nika 4', w którym ulega calkowitemu od^a-f rowaniu, a pary wprowadza sie przez rure 5' do dolnej czesci kolumny 6't Mora jest wypelniona w górnej czesci olejami drzew- nymi o temperaturze wrzenia powyzej 230°C. Para wodna, wywiazuja-oa $ie w górnej czesci kolumny 6', waz 8 ni*zna na iloscia porwanego oleju zojiaie przepro¬ wadzona przez rure T, aby odparowac rozpuszczalnik po wylugowaniu kwasu w fazie cieklej. Oleje ciezkie, zawierajac* kwas splywaja do kolumny odwadniajacej 8', a stamtad do podgrzewacza dzialowego 69, który umozliwia calkowita destylacje rozpuszczonego kwasu. Oleje dzikie wolne od kwasu zostaja za pomoca pompy 7Q skierowane z powrotem do górnej oz^sci kolumny 6', aby mogly wykonywac w dal¬ szym ciagu obieg lugujacy, Pary kwasu % górnej czesci kolumny 69 przedostaja sie do kolumny 71, w której zostaja oddzielo¬ ne od produktów ciezkich oraz kwajsu skroplonego w skraplaczu 72 i zbierajace¬ go sie w zbiorniku 73, przy czym czesc te¬ go kwasu zostaje skierowana § powrotem do kolumny 71 przez rure 74 zaopatrzona w zawór regulujacy 75. Aby ulatwic roz¬ dzielenie kwasu i smoly, utrzymuje sie za pomoca pompy prózniowej 76 odpowiednia próznie w podgrzewaczu 69, kolumnie 7U skraplaczu 72, jak równiez w odbieraJiru- fcu 73.Druga czesc roztworu zawartego w kaz¬ dzi /' plynie przez rwe IV zaopatrzona w zawór 12' do praeeiwpradpwego aparatu lugujacego lf typu pffzedstawicmegG na - 5 -fig. 2. Wyczerpywanie jej przebiega po¬ dobnie, jak w przypadku czystej cieczy otrzymaniej przez destylacje kwasu octo¬ wego otrzymywanego przy destylacji drze¬ wa. W tej odmianie para wodna plynaca z kolumny odwadniajacej 6', zawierajaca oleje ciezkie i przeplywajaca przez wypar- nik 23' ulega w nim skropleniu czesciowe¬ mu. Skropliny prowadzi sie przez rure 35' do flaszki florenckiej 36', skad niewielka ilosc zdekantowanych olejów ciezkich zo¬ staje przeprowadzona do górnej czesci ko¬ lumny 6', podczas gdy woda przeplywa przez rure 3T do rury odplywowej. Pare nie skroplona w wyparniku 23* prowadzi sie przez rure 63 oraz poprzez podgrzewacz 60 wód odplywowych nasyconych propio- niamem metylu do skraplacza 34'. Ciecz skroplona w tych dwóch aparatach prze¬ prowadza sie przez rury 35" i 35"' do flaszki florenckiej 36'. PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe, 1. Sposób stezania wodnych roztwo¬ rów kwasu octowego, znamienny tym, ze czesc roztworu odparowuje sie calkowicie i wytworzone pary przeprowadza sie do dolnej czesci kolumny, przez która prze¬ plywa z góry na dól rozpuszczalnik kwasu octowego, druga zas czesc roztworu luguje sie w stanie cieklym za pomoca odpowied¬ niego rozpuszczalnika, przy czym do odpa¬ rowywania rozpuszczalnika z otrzymanego wyciagu stosuje sie cieplo wywiazujace sie w górnej czesci kolumny destylacyjnej, która sluzy do traktowania pierwszej, od¬ parowanej czesci roztworu. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze dobiera sie takie ilosci roztwo¬ ru poddawanego przeróbce w stanie gazo¬ wym i takie ilosci roztworu poddawane lu¬ gowaniu w stanie cieklym, aby cieplo od¬ zyskiwane podczas traktowania pierwszej frakcji odpowiadalo dokladnie cieplu po¬ trzebnemu do traktowania drugiej frakcji. 3. Sposób wedlug zastrz. lf znamien¬ ny tym, ze poddaje sie destylacji calkowi¬ ta ilosc roztworu, który ma byc stezany, przy czyim frakcje roztworu, która ma byc traktowana za pomoca rozpuszczalnika w stanie cieklym, uisuwa sie z aparatów de¬ stylacyjnych w odpowiedniej fazie desty¬ lacji. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze lugowanie kwasu w fazie cieklej przeprowadza sie w statycznym lub dyna¬ micznym aparacie przeciwpradowym. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze czesc roztworu przerabiana w fazie gazowej poddaje sie destylacji aze- otropowej pod jakimkolwiek badz cisnie¬ niem, przy czym stosuje sie taki porywacz wody, ze tworzy on z woda mieszanine azeotropowa, której temperatura skrapla¬ nia pod cisnieniem, -pod! jakim przeprowa¬ dza sie przeróbke, jest wystarczajaco wy¬ soka, aby spowodowac odparowanie rozpu¬ szczalnika sluzacego do lugowania kwasu w fazie cieklej. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze odwadnianie kwasu w fazie pa¬ ry przeprowadza sie w obecnosci ciezkiego rozpuszczalnika kwasu, np. ciezkich olejów drzewnych. 7. Urzadzenie do wykonywania sposo¬ bu wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze sklada sie z kolumny odwadniajacej pola¬ czonej z wyparnikiem, w którym odparo¬ wuje sie frakcje traktowana nastepnie we wspomnianej kolumnie, z przeciwpradowe- go aparatu lugujacego do wylugowywania roztworu w fazie cieklej oraz z kolumny destylacyjnej do odpedzania rozpuszczal¬ nika z wyciagu zaopatrzonej w zespól pod¬ grzewajacych skraplaczy, do których do¬ plywaja pary wywiazujace sie w górnej czesci kolumny odwadniajacej. S. P. C. C. Socicte des Produits Chimiaues de Clamecy. £ t a b 1 i s s e m e n t s Lambiotte Frferes. Zastepca: Inz. S. Pawlikowski, rzecznik patentowy*/p:/ Do opisu patentowego Nr 24337. Ark. 1.f/ Do opisu patentowego Nr 24337. Ark. 2. £ -'¦ (r-—±- v s/9" .3*' je' -M-* 47- 58 A i- .a Lu. S % aj LfV 5f- 55 ADo opisu patentowego Nr 24337. Ark. 3. Druk

1... Boguslawskiego i Ski, VV'aiszawa. PL